Высокоэффективный солнечный коллектор своими руками

Довольно многим людям известно, что существует такой вид отопления как солнечная батарея. И как не странно, но они набирают огромную популярность во многих сферах особенно часто их используют в теплых странах. Да и для просто домашнего использования солнечные батареи прекрасно подходят.

Нагреватель воды из бутылок ПЭТ

Мысль в том, чтобы в первую очередь создать модули (по 3 бутылки, можно и 4, 5), потом любой из них присоединить к пластиковой трубе, которая подсоединяется с одной стороны к источнику холодной воды, со второй – выдаёт горячую жидкость. Наиболее оптимально применять бутылки ёмкостью в 2-2,5 литра. Объединять их нужно по принципу «горлышко в днище».

  • Для этого в дне вырезается отверстие под горлышко диаметром 26 мм. Отверстие должно быть расположено строго по самому центру. Благодаря этому в первую очередь наметьте центр, просверлив дырку сверлом 3-6 мм.
  • Чтобы обеспечить герметизацию, резьбу на горловине смажьте герметиком и потом оставьте конструкцию в неподвижном состоянии на 2-3 дня. На дне верхней бутылки сделайте отверстие!
  • Модуль из трёх бутылок аналогичным способом (можете выдумать и некой другой) подсоединяются к пластиковой трубе, в один конец которой входит прохладная вода.

Количество модулей может быть и большим. Для получения 200 л горячей воды нужно где нибудь 110 бутылок — это три метров квадратных площади.

Нагреватель воды из бутылок ПЭТ

Получившийся блок разложите в ящике, закрытом оконным стеклом. Наклонный угол – от 10-ти до 30-ти градусов.

Получившаяся система намного эффектнее чёрной бочки с водой, установленной на крыше.

Большинство самодельных конструкций по нагреву воды солнцем летом дают экономию 70-80% энергии, растрачиваемой на нагревание. Осенью, весною – до 40%. При этом за год у светила «забирается» до 400 кВт/ч на человека! Есть о чём подумать.

Выбор солнечной батареи

В качестве источника электроэнергии сегодня популярны три типа солнечных батарей:

Выбор солнечной батареи
  • С поликристаллическим модулем – отличаются стабильными показателями генерации, не зависимо от интенсивности солнечных лучей. Также солнечные батареи на основе поликристаллического кремния отличаются сравнительно небольшим КПД – от 9 до 18%, в зависимости от производителя. Со временем КПД не снижается, но к недостаткам поликристаллических элементов следует отнести сравнительно небольшой срок службы – порядка 10 лет.
  • С монокристаллическим модулем – такие панели неравномерно вырабатывают электричество в солнечную и пасмурную погоду, теряют мощность со временем эксплуатации. Но КПД автономного электроснабжения на основе монокристаллического кремния находится в пределах от 12 до 25%. А срок службы монокристаллических панелей составляет порядка 25 лет. Рис. 3. поликристаллический и монокристаллический модуль
  • С аморфными кристаллами – используются в гибких пластинах, отличаются довольно низким КПД – порядка 6%. Максимальная мощность, заявляемая производителем, значительно снижается со временем эксплуатации и может упасть на 20 – 40%. Срок службы довольно низкий – не более 5 лет. Рис. 4: аморфный модуль
Выбор солнечной батареи

Цели и оптимальность применения устройств

Фотоэлектрические устройства во многих европейских странах снискали высокую популярность. Их применяют в среднем почти на половине малоэтажных домов. Современные здания без электрических гелиоустановок просто не сдаются в эксплуатацию.

Наиболее распространены поликристаллические блоки. Они обладают достаточно высокой технической эффективностью и относительно доступной ценой. Эти фотоэлементы применяются для энергетической подпитки бытовой техники.

За счет солнечных лучей владельцы энергоустановок экономят до трети электричества, покупаемого в распределяющей компании.

Непосредственно на обогрев полученная энергия направляется редко. В основном солнечные батареи являются частью гибридных энергосистем – гео-, ветрообразующих. В небольших строениях с помощью источника солнечного тепла иногда оборудуют теплые полы – эта технология доказала свою экономичность.

Труднопреодолимой сложностью, ограничивающей применение солнечного электричества для отопления, является недостаток пространства. Чтобы электростанция вырабатывала мощность, достаточную для полной обеспеченности жилища теплом, она ежегодно должна доставлять на каждый квадрат жилища 2 кВт энергии. При этом с 1 кв. метра батарей сегодня можно снять 120 Вт. Таким образом, чтобы разместить мощный генератор, может потребоваться до 100 кв. м поверхности, ориентированной на солнце.

Второй особенностью подобных установок является сезонная и суточная неравномерность получения электричества. К тому же его выработку тяжело сбалансировать со своевременным потреблением. Для сохранения избыточной мощности требуются аккумуляторы.

И еще. Гелиоустановки вырабатывают постоянный ток. Для преобразования его в переменный, обладающий заданной частотой, нужен инвертор.

Другое дело коллекторы солнечной тепловой энергии. Эти устройства, передающие солнечное тепло, лучше всего приспособлены для устройства горячего водоснабжения и обогрева здания. Накопленная жидкостью энергия доставляется к тепловым приборам с помощью циркуляционного насоса. Если его подключить к питанию от солнечных батарей, дом будет оборудован полностью независимой энергосистемой.

Читайте также:  Водяное отопление своими руками: схемы, проектирование и монтаж

Не спешите выбрасывать старую технику на свалку! Утилизация мониторов —  вот правильное сберегающее экологию решение.

Старая мебель не нужна? У нее может быть вторая жизнь! Много интересного в статье.

Для работников горно-перерабатывающего комплекса будет интересен материал по -problemy/dobycha-uglya/ ссылке.

Подводим небольшие итоги

Как вы уже могли заметить, с помощью солнечных батарей, можно творить многие полезные вещи. Хоть и придется сначала неплохо вложиться, но этого того стоит. Ведь сама по себе система не опасная, а главное, довольно экономная в дальнейшем использовании.

Отобьет свою стоимость буквально за пару лет, после чего вы будете каждый месяц экономить на оплате электроэнергии! Так что вычислите что вам конкретно нужно, просчитайте все показатели и быстрее приобретайте такую систему для обогрева себе на дачу или в дом!

Правильный монтаж

Схема подключения солнечных панелей намного сложнее, чем централизованный ввод городской сети. Домашняя электростанция состоит минимум из четырех элементов.

Правильный монтаж

Мы не рассматриваем примитивные системы освещения садовых дорожек на 12 вольт. Речь пойдет о полноценном энергоснабжении 220 вольт.

Правильный монтаж
  1. Собственно фотоэлементы. Принцип работы и критерии выбора мы уже рассмотрели. Расчет мощности производится от базовой цифры 5 кВт на 1 дом. Это приблизительно 20–40 стандартных панелей площадью по 0.5 м².
  2. Блок управления (контроллер). Без него невозможно функционирование вашей электростанции. Как правильно выбрать контроллер заряда для солнечной батареи? Он должен поддерживать общую мощность системы энергоснабжения, обеспечивать заряд аккумуляторов и правильно распределять поток мощности при одновременном потреблении и того, на контроллере лежит ответственность за безопасность системы, в том числе и может входить в комплект электростанции, либо приобретается отдельно. Функционал у всех моделей стандартный. При выборе вы определяете мощность, вольтаж (12 или 24) и главный критерий — срок службы (гарантия). При выходе из строя контроллера, ваше энергоснабжение определяется емкостью аккумуляторов (пока не разрядятся).
  3. Модуль аккумуляторных батарей. Пожалуй, второй по важности элемент в «электростанции». Он служит накопительным буфером энергосистемы. Фактически, отбор мощности происходит именно от батарей. Солнечные элементы лишь восстанавливают отданный запас энергии (заряжают АКБ). Разумеется, могут быть периоды, когда часть нагрузки ложится на фотоэлементы (если вырабатываемая энергия существенно выше затрат на зарядку). Тогда можно сказать, что ваш телевизор или холодильник питается напрямую от солнца. Перед тем, как установить солнечные батареи, необходимо рассчитать емкость аккумуляторов. Делается это просто: при входной мощности 3 кВт, ток потребления не превышает 15 А (в сети 220 вольт). На выходе 12 вольтовых батарей ток будет уже 250 А (в соответствии с законом Ома). Разумеется, такая мощность отбирается не постоянно, но для примера в расчетах мы возьмем именно эти цифры. То есть, если вы установите 5 батарей емкостью по 100 А×ч каждая, то при такой нагрузке заряд закончится через 2 , это условные цифры: в реальности существует множество поправок в расчетах. Но базовый ток и мощность исчисляются именно по такому различные батареи: кислотные, щелочные, гелевые… По-большому счету, гоняться за самыми «продвинутыми» системами нет смысла. А сэкономить можно лишь на возможности обслуживания: батареи, за которыми требуется надзор, стоят дешевле.
  4. Преобразователь напряжения. Вы можете отбирать мощность напрямую у АКБ, если ваши потребители рассчитаны на 12 вольтовое питание. Однако большинство электроприборов рассчитаны на 220 вольт. Поэтому на выходе устанавливается преобразователь 12–220В.К нему подключается ваша внутренняя электросеть.
Правильный монтаж

Характеристика вакуумного солнечного коллектора для отопления дома зимой

Вакуумный солнечный коллектор является довольно сложным устройством. Главный рабочий элемент представлен дорогостоящей светопоглощающей колбой с прозрачной поверхностью, в которой располагается трубка. В основу работы положен принцип термоса. Вакуумная колба пропускает солнечный свет во внутреннюю трубку, где отсутствует воздух, что позволяет сохранить до 95% тепла.

Вакуумные солнечные коллекторы. Дороже, но работают даже зимой

Нижнюю часть внутренней вакуумной трубки для солнечного коллектора занимает антифриз, который переходит в газообразное состояние при нагревании. В верхней ее части выполняется передача тепла коллектору с теплоносителем. Антифриз при этом охлаждается и конденсирует, возвращаясь в первоначальное состояние.

Характеристика вакуумного солнечного коллектора для отопления дома зимой

Вакуумный солнечный коллектор характеризуется высоким значением КПД при плохой освещенности и температуре ниже -37 °С. Он был специально разработан для северных широт и может функционировать при отсутствии прямого солнечного излучения. Для эффективной работы конструкция нуждается в постоянном уходе, который заключается в очищении ее поверхности от загрязнения.

Главным недостатком является высокая стоимость конструкции. При выходе из строя хотя бы одной трубки ремонт будет проблематичным, поскольку все изделия смонтированы последовательно.

Сколько нужно солнечных батарей для отопления дома

В Европе и Америке уже давно используют энергию солнца для выработки электроэнергии. Солнечные батареи используют не только для работы электротранспорта, в космических целях, или работы маленького карманного калькулятора.

Очень распространенным оказался способ отопления домов с помощью солнечных рубежом многие частные коттеджи, дачи и дома оснащены на крышах панелями, которые питаются солнечными лучами. Сколько надо солнечных батарей для отопления дома, должен определить специалист.

Читайте также:  Как выбрать генератор для дома при электрическом отоплении

Но первые расчеты владелец частного дома может сделать сам.

Плюсы использования солнечных батарей для отопления дома

Хозяин частного дома определенно экономит на отоплении. По информации специалистов, солнечная энергия может обеспечить жилье до 70% по отоплению, естественно снижая затраты на оплату за тепло. Используя солнечные батареи, хозяин дома не загрязняет окружающую среду, так как не сжигает газ, дрова или уголь.

Можно раз и навсегда забыть об опасности пожара в доме. Система отопления жилого помещения с помощью солнечной энергии не станет причиной возгорания. Также такая система полностью носит автономный характер.

Отопление частного дома с помощью солнечных батарей

Помимо самих панелей солнечных батарей, для обеспечения отопления в доме следует не забывать о других элементах отопительной системы:

Сколько нужно солнечных батарей для отопления дома
  1. солнечный модуль;
  2. насосы для перекачки по систему теплоносителей;
  3. контроллер;
  4. баки для горячей воды до 1000 литров.

Также смотрите расчет аккумуляторов необходимых для солнечных батарей.

Сколько солнечных батарей нужно для отопления дома?

Количество солнечных батарей зависит от того, какое пространство нужно отопить. На крышу дома можно поставить панель с мощностью в 800 Вт. Тогда батарея обеспечит энергией один обогреватель. Панель на 8 кВт вполне сможет обогреть несколько комнат в доме. Если вы приобретете батарею с еще большим количеством элементов, тогда сможете обогреть весь дом.

А для того, чтобы помимо теплоты в вашем хозяйстве еще и домашние приборы брали электроэнергию от солнца, следует раскошелиться на схему общей мощностью до 20 кВт. Поэтому вопрос о количестве солнечных батарей для отопления в вашем доме, зависит также и от мощности самой панели и от того, хотите ли вы отапливать всю площадь дома, либо же только его часть.

Следует не забывать, чтобы воплотить в жизнь идею отопления дома с помощью солнечной энергии, нужна большая площадь для размещения солнечных батарей. Советуем, прежде чем сразу решать, сколько панелей потребуется, обратитесь за рекомендацией к специалистам, будет ли достаточно площади на вашей крыши, чтобы реализовать задуманное.

Интересная публикация?

Поделись с друзьями!

Расчёт размера батареи

Размер батареи зависит от требуемой мощности и габаритов источников тока. При выборе последних вы обязательно обратите внимание на предлагаемое разнообразие фотоэлементов. Для использования в самодельных устройствах удобнее всего выбирать солнечные ячейки среднего размера. Например, рассчитанные на выходное напряжение 0.5 В и силу тока до 3 А поликристаллические панели размером 3×6 дюймов.

При изготовлении солнечной батареи они будут последовательно соединяться в блоки по 30 шт, что позволит получить требуемое для зарядки автомобильной батареи напряжение 13–14 В (учитывая потери). Максимальная мощность одного такого блока составляет 15 В × 3 А = 45 Вт. Исходя из этого значения, будет нетрудно подсчитать, сколько элементов понадобится для постройки солнечной панели заданной мощности и определить её размеры. Например, для постройки 180-ваттного солнечного электрического коллектора понадобится 120 фотоэлементов общей площадью 2160 кв. дюймов (1.4 кв.м).

Как рассчитать необходимую мощность

Прежде чем приступить к сборке батареи, необходимо определиться с требуемой мощностью. От этого зависит количество приобретаемых ячеек и общая площадь готовых батарей.

Система может быть как автономной (самостоятельно обеспечивающей электричеством дом), так и комбинированной, совмещающей энергию солнца и традиционного источника.

Расчёт состоит из трёх шагов:

  1. Выясните общую потребляемую мощность.
  2. Определите достаточную ёмкость аккумуляторной батареи и мощность инвертора.
  3. Вычислите необходимое количество ячеек на основе данных об инсоляции в вашем регионе.

Потребляемая мощность

Для автономной системы определить её можно по вашему электросчётчику. Общее количество потребляемой энергии за месяц разделите на количество дней и получите среднее значение ежедневного потребления.

Если от батареи будет запитана только часть устройств, выясните их мощность по паспорту или маркировке на приборе. Полученные значения умножьте на количество часов работы в сутки. Сложив полученные значения для всех устройств, получите среднее потребление в сутки.

Ёмкость АБ (аккумуляторной батареи) и мощность инвертора

АБ для солнечных систем должны выдерживать большое количество циклов разряда и разряда, иметь малый саморазряд, выдерживать большой ток зарядки, работать при высоких и низких температурах, при этом требовать минимального обслуживания. Эти параметры оптимальны у свинцово-кислотных АБ.

Ещё один немаловажный показатель — ёмкость, максимальный заряд, который может принять и сохранить аккумулятор. Недостаточную ёмкость увеличивают, соединяя АБ параллельно, последовательно или комбинируя оба соединения.

Как рассчитать необходимую мощность

Выяснить необходимое количество АБ поможет расчёт. Рассмотрим его для концентрации запаса энергии на 1 день в АБ ёмкостью 200 А.ч и напряжением 12 В.

Предположим, ежедневная потребность составляет 4800 , выходное напряжение системы 24 В. Учтём, что потери на инверторе составят 20%, введём поправочный коэффициент 1,2.

4800:24х1.2=240 А.ч

Глубина разряда АБ не должны превышать 30—40%, учтём это.

240х0.4= 600 А.ч

Полученное значение втрое превышает ёмкость аккумулятора, поэтому для запаса необходимого количества потребуется 3 АБ, соединённых параллельно. Но при этом напряжение аккумулятора 12 В, чтобы увеличить его в два раза, понадобится ещё 3 АБ, соединённых последовательно.

Читайте также:  Выбираем лучшие инфракрасные обогреватели с терморегулятором для дачи

Для получения напряжения в 48 В соедините параллельно две параллельные цепочки по 4 АБ

Инвертор служит для преобразования постоянного тока в переменный. Выбирают его по пиковой, максимальной нагрузке. На некоторых потребляющих устройствах величина пускового тока значительно выше номинальной. Именно этот показатель и берётся в расчёт. В остальных случаях учитываются номинальные значения.

Имеет значение и форма напряжения. Лучший вариант — чистая синусоида. Для приборов, нечувствительных к перепадам напряжения подойдёт квадратная форма. Следует также учитывать возможность переключения прибора от АБ напрямую к солнечным батареям.

Необходимое количество ячеек

Показатели инсоляции в разных областях сильно отличаются. Для правильного расчёта необходимо знать эти цифры для вашей местности, данные несложно найти в интернете или на метеостанции.

Таблица инсоляции по месяцам для разных регионов

Инсоляция зависит не только от времени года, но и от угла наклона батареи

При расчёте ориентируйтесь на показатели наименьшей инсоляции в течение года, иначе в этот период батарея не будет вырабатывать достаточное количество энергии.

Предположим, минимальные показатели — в январе, , максимальные — в июле,

Поправочные коэффициент для зимнего времени — 0.7, для летнего — 0.5.

Необходимое количество энергии — 4800 Вт.ч.

Одна панель имеет мощность 260 Вт и напряжение 24 В.

Потери на АБ и инверторе составляют 20%.

Вычисляем потребление с учётом потерь: 4800×1,2=5760 Вт·ч=5,76 кВтч.

Определяем производительность одной панели.

Летом: 0,5× 260×5,09= 661,7 Втч.

Зимой: 0,7× 260×0,69=125,5 Втч.

Высчитываем необходимое количество батарей, разделив потребляемую энергию на производительность панелей.

Летом: 5760/661,7=8,7 шт.

Зимой: 5760/125,5=45,8 шт.

Получается, что для полного обеспечения, зимой понадобится в пять раз больше модулей, чем летом. Поэтому стоит сразу устанавливать больше батарей или на зимний период предусмотреть гибридную систему электроснабжения.

Критерии, по которым следует делать выбор системы отопления

Что необходимо учесть перед тем, как монтировать систему обогрева теплицы?

  1. Финансы. Надо отдавать себе отчет в том, что зимняя теплица потребует определенных расходов.
  2. Растения. Необходимо учитывать, какие культуры будут расти в теплице, какой уровень тепла для них нужен.
  3. Доступность топлива.
  4. Особенности климата.
  5. Обустройство теплицы и ее назначение.
  6. Размер обогреваемого помещения.
  7. Расположение теплицы.
  8. Возможность осуществлять постоянный контроль.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция коллектора

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Материалы и детали для изготовления

Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

  • стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
  • рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
  • доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
  • прокатный уголок;
  • соединительная муфта;
  • трубы для сборки радиатора;
  • хомуты для крепления радиатора;
  • лист оцинкованного железа;
  • приёмная и выпускная труба радиатора;
  • бак объемом 200−300 литров;
  • аквакамера;
  • теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).

Этапы работ

Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

  1. Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
  2. На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
  3. После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
  4. Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
  5. Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
  6. Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
  7. Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
  8. После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
  9. Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.